来源:中国船舶新闻网
时间:2013-08-19 00:00:00
作为推荐性国家标准《往复式大功率内燃机进、排气门技术条件》的第一起草单位,上海高斯通船舶配件有限公司凭借过硬的产品质量逐步在船机气阀市场树立了品牌。其在当前严峻的市场环境下,不仅保持着良好的发展态势,而且订单有增无减。该公司总经理何才田日前在接受记者采访时表示,这主要得益于公司多年来坚持开展基础研究,不断提升工艺技术水平,夯实产品基础,从而在市场上站稳了脚跟。他同时指出,目前为了适应船舶大型化、高性能化等的需求,船用柴油机的性能得到了快速提升,但这种提升并不均衡,由于国内业界缺少研究并增强船机基础零部件性能的热情,对高性能船机的稳定性和可靠性造成了一定影响。
随着能源日趋紧张和大气污染问题日益严重,内燃机制造行业正面临着新一轮的创新和变革。一方面,最高爆发压力为200巴(bar)、平均有效压力为25巴(bar) 的柴油机已成为当前市场上的主流产品;另一方面,天然气、页岩气、植物燃料等替代燃料的开发与应用正成为全球各大内燃机制造企业、研发机构投入大量人力物力研发的主要课题。
作为内燃机关键零件之一,气阀的运行环境极为恶劣,长期面临高温、高压、废气腐蚀、交变应力和频繁冲击等带来的各种问题。“气阀质量及可靠性直接影响内燃机运行,而内燃机各项性能指标的提升及低价重油和各种可燃气体的应用,使得燃烧排气温度进一步提高,对内燃机关键零部件的性能和制造提出了更高要求。”何才田表示,针对这些趋势,高斯通公司经过近10年的生产实践,目前已研发出常温表面滚压、常温深度滚压和高温深度滚压3种滚压硬化专利技术,可应用于内燃机气阀等关键零部件的制造。这些技术在实机试验认证中取得了良好的效果,有效减少了燃烧室零部件积碳现象,各项指标都大幅提高,为进一步提高内燃机性能打下了基础。
与常规机械加工不同,滚压是一种无切削加工技术。近几年来,国内外有多家企业在研究开发能适应各种产品的滚压设备和滚压工具,并取得了一定的成绩,特别是在中小件产品内孔滚压和轴类产品外表面滚压方面,已有专业制造设备和工具可以选用。不过据了解,目前市场上绝大部分滚压设备和工具还不能对一些相对复杂的工件表面进行处理。为此,自2001年起,高斯通公司有针对性地进行了研发。由于气阀损坏主要发生在密封面,因此如果能提高密封面质量,就不需要使用镍铬高温合金等价格高昂的材料。经过反复试验,2004年,高斯通公司设计制造出第一台阀面高温滚压设备,进一步提高了司太立合金的耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化性能。经高温滚压后,堆焊合金层的金相组织发生显著改变,材料金相组织更加致密,晶粒细化,高温热冲击性能大幅提升。
2004年,高斯通公司还与沪东重机有限公司签订了二冲程柴油机排气阀国产化合作开发协议,承担了滚压设备的研发、设计和制造任务。4年后,该公司随机选送由该设备生产的零部件样件给曼公司检测,结果显示,其产品表面硬度大大超过曼公司“维氏硬度(HV)为540~580”的技术要求,其一次性通过曼公司新一代Duraspindle排气阀合格制造供应商认可。而且,采用滚压硬化技术生产排气阀,不仅可使制造成本下降2/3 以上,还能够提高产品的耐高温、耐腐蚀、耐磨性能。
在突破新一代气阀生产关键技术瓶颈的同时,高斯通公司独创了气阀颈部与底平面滚压等多项专利技术,经常温滚压过的颈部与底平面的气阀表层更致密、更光滑,像镜面一样,提高了耐高温腐蚀和抗积碳能力,同时也大大提高了高温疲劳强度。
“除了气阀,滚压硬化技术还能在缸套、活塞头、曲轴、连杆等零件制造中得到良好的应用。”何才田认为,在不改变原材料的情况下,利用滚压硬化技术来改变零件表层金相组织,提高产品机械性能是最经济、最有效的方法之一,能大大延长产品使用寿命。这一工艺若能在内燃机零部件生产过程中进一步推广应用,可大幅度提高零部件的防腐、抗疲劳等性能,为高性能内燃机的运行提供强有力的保障。